(14分)硝酸厂废气、汽车尾气中的氮氧化物可污染大气,现有几种消除氮氧化物的方法如下:
目前,消除氮氧化物污染有多种方法。
(1)方法一:CH4催化还原法。已知:
①CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH1=-574 kJ·mol-1
②CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH2
③H2O(g)=H2O(l) ΔH3=-44 kJ·mol-1
现有一混合气体中NO与NO2的体积比为3:1,用22.4L(标准状况下)甲烷气体催化还原该混合气体,恰好完全反应(已知生成物全部为气态),并放出1013.5KJ的热量,则ΔH2为______;写出CH4(g)与NO2(g)反应生成N2(g) 、CO2(g)和H2O(l)的热化学方程式_______________________。
(2)方法二:活性炭还原法。
某研究小组向恒容密闭容器加入一定量的活性炭和NO,恒温(T1℃)条件下反应,只生成甲和乙,甲和乙均为参与大气循环的气体,且反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下:
![]() 时间/min |
NO |
甲 |
乙 |
0 |
0.200 |
0 |
0 |
10 |
0.116 |
0.042 |
0.042 |
20 |
0.080 |
0.060 |
0.060 |
30 |
0.080 |
0.060 |
0.060 |
由以上信息可知:
①该原理的化学方程式为____________________________________________________.
②该温度下的平衡常数K=_____________________________。(保留小数点后两位有效数字)
③若20min后升高温度至T2℃,达到平衡后,若容器中NO、甲、乙的浓度之比为1:1:1,
则该反应的ΔH_______ 0 。(填">"、"<"、"=")
(3)方法三:NH3催化还原氮氧化物(SCR技术)。该技术是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术。
反应原理为:2NH3(g)+NO(g)+NO2(g)2N2(g)+3H2O(g) 每生成1molN2转移的电子数为_____________________________________________________________。
(4)方法四:ClO2氧化氮氧化物。其转化流程如下:
已知反应Ⅰ的化学方程式为2NO+ ClO2+ H2O = NO2+ HNO3+ HCl,则反应Ⅱ的化学方程式是 。
M是可降解的高分子化合物,以芳香醇A为原料合成它的路线如下。
已知:
(1)写出反应Ⅰ的反应试剂和反应条件。
(2)写出反应类型。反应Ⅱ反应Ⅲ。
(3)写出结构简式。EF。
(4)写出G→M的化学反应方程式。
(5)反应Ⅰ能否省略?;说明原因。
(6)从E→F经过两步,这两步的次序能否颠倒?;说明原因。
以石油裂解产物烯烃为原料合成一些新物质的路线如下。
已知:Diels-Alder反应为共轭双烯与含有烯键或炔键的化合物相互作用生成六元环状化合物的反应,最简单的Diels-Alder反应是
完成下列填空:
(1)写出X分子中所含官能团的名称。
(2)写出A→B的化学方程式。
(3)写出甲物质的名称。
(4)属于酯类且分子中含有两个甲基的Y的同分异构体有种。
(5)R是W的一种同分异构体,R遇FeCl3溶液显紫色,但R不能与浓溴水反应,写出R的结构简式。
(6)写出实验室由D制备E的合成路线。
(合成路线常用的表示方式为:)
锶(Sr)是人体必需的微量元素,其单质和化合物的化学性质与钙、钡的相似。实验室用含碳酸锶的废渣(含SrCO3 38.40%,SrO12.62%,CaCO3 38.27%,BaCO3 2.54%,其它不溶于硝酸的杂质8.17%)制备硝酸锶粗品的部分实验过程如下:
(1)市售浓硝酸的质量分数为65%,密度为1.4g/cm3,要配制30%稀硝酸500mL,还需要查阅的数据是,若配制过程中不使用天平,则必须要计算的数据是,必须要使用的仪器是。
已知两种盐的溶解度(g/100 g水)如下表
温度/℃物质 |
0 |
20 |
30 |
45 |
60 |
80 |
100 |
Sr(NO3)2 |
28.2 |
40.7 |
47 |
47.2 |
48.3 |
49.2 |
50.7 |
Ca(NO3)2·4H2O |
102 |
129 |
152 |
230 |
300 |
358 |
408 |
(2)由浸取后得到的混合物制备硝酸锶粗品的实验步骤依次为:过滤、、、洗涤,干燥。
已知,硝酸钙能溶于有机溶剂A中。式量:Sr(NO3)2–212、Ba(NO3)2–261、Ca(NO3)2–164
(3)制得的硝酸锶粗品中含少量Ca(NO3)2、Ba(NO3)2等杂质。测定硝酸锶纯度的实验如下:称取5.39g硝酸锶样品,加入足量的有机溶剂A,经过滤、洗涤、干燥后,剩余固体5.26g,将此固体配成250 mL的溶液,取出25.00 mL,调节pH为7,加入指示剂,用浓度为0.107mol/L的碳酸钠溶液滴定至终点,消耗碳酸钠溶液22.98mL。
滴定过程的反应:Sr2++CO32-→ SrCO3↓ Ba2++CO32-→ BaCO3↓
①滴定选用的指示剂为,滴定终点观察到的现象为。
②该硝酸锶粗品中,硝酸锶的质量分数为(小数点后保留两位)。若滴定前样品中Ca(NO3)2没有除尽,所测定的硝酸锶纯度将会(填“偏高”、“偏低”或“不变”)。
活性炭吸附法是工业提碘的主要方法之一。其流程如下:
完成下列填空:
(1)酸性条件下,NaNO2溶液只能将 I-氧化为I2,同时生成NO。写出反应①的离子方程式并标出电子转移的数目和方向。
(2)氯气、浓硝酸、酸性高锰酸钾等都是常用的强氧化剂,但工业上氧化卤水中I-选择了价格并不便宜的亚硝酸钠,可能的原因是什么?。
(3)反应②发生时,溶液底部有紫黑色的固体生成,有时溶液上方产生紫色的气体。解释产生这种现象的原因,所以,反应②需要在条件下进行。
(4)流程中,碘元素经过了I2→I-、IO3-→I2的变化过程,这样反复的原因是。
(5)流程中用到的NaHSO3溶液显弱酸性。是因为该溶液中存在以下的平衡:
①HSO3– + H2OH2SO3 + OH– 和 ②(写出离子方程式)
向0.1mol/L的NaHSO3溶液中分别加入以下物质,回答问题:
a.加入少量金属Na,平衡①如何移动?溶液的pH如何变化?
b.加入氨水至中性,则式子:c(Na+) = c(SO32–)+ c(HSO3–)+ c(H2SO3)>c(H+) = c(OH–),是否正确,解释原因。
(本题共12分)
我国钾长石(KAlSi3O8)的资源比较丰富。工业上可用食盐和钾长石在一定条件下制备氯化钾:NaCl (l) +KAlSi3O8 (s) KCl (l)+NaAlSi3O8 (s)。
完成下列填空:
(1)硅原子的最外层电子占据了个轨道,有种能量。
(2)氯化钠的熔点比氯化钾的(填“高”或“低”),原因是。
(3)把反应中涉及到的六种元素的原子半径按从小到大的顺序排列。
(4)参与上述反应且位于同一周期的几种元素中,有一种元素的最高价氧化物的水化物和其余元素的最高价氧化物的水化物均能发生反应,这种元素是。
(5)为研究上述反应中钾元素的熔出率(液体中钾元素的质量占全部钾元素质量的百分率)与温度的关系,进行实验(氯化钠与钾长石投料的质量比为2:1),获得如下数据:
时间(h) 钾元素 温度熔出率 |
1.5 |
2.5 |
3.0 |
3.5 |
4.0 |
830℃ |
0.481 |
0.575 |
0.626 |
0.669 |
0.685 |
890℃ |
0.579 |
0.691 |
0.694 |
0.699 |
0.699 |
950℃ |
0.669 |
0.714 |
0.714 |
0.714 |
0.714 |
①分析数据可以得出,该制备氯化钾的反应是(填“放热”或“吸热”)反应。
②计算890℃时,氯化钠的平衡转化率。(式量:KAlSi3O8–278 NaAlSi3O8 –262)
③950℃时,提高熔出钾的速率可以采取的措施是(写出两种)。